이동통신 대역에서의 고밀도 PCB의 전기적, 열적 특성에 관한 연구

Abstract

전자산업의 급속한 디지털화, 네트워크화에 기반한 모바일화로 정보화 산업이 포화된 상태인 가운데, 이동통신 시장에서 전자기기는 소형화, 경량화와 함께 고성능화, 복합적인 기능을 갖추는 방향으로 발전하고 있다. 따라서 수요자들의 고사양(High performance)화 요청에 부응하기 위하여 회로의 신호 처리속도는 더욱 빨라지고, 집적화, 고밀도(High density)화 되고 있다. 유전율과 층의 높이를 조절하여 PCB의 고밀도화를 진행함으로써 최종적으로 현대에는 Ultra thin stack-up multi-layer PCB(초고밀도 stack-up 다층 PCB)를 목표로 연구를 진행하고 있다. 복잡해지고 고밀도화 되는 PCB의 전기적, 열적 특성을 아는 것은 임피던스 매칭과 성능 측면에서 매우 중요하다. 그러나 문제는 Ultra thin stack-up multi-layer PCB뿐만 아니라 유전율과 절연층 높이에 따라 변화하는 PCB의 전기적, 열적 특성을 제대로 파악하기 위한 수단이 없었다는 문제점이 존재한다. 특히 열적 특성을 제대로 분석하기에는 많은 시간과 노력이 필요하게 되는데, 그래서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 유전율과 절연층 높이의 관계에 따라 변화하는 PCB 특성을 간단하게 분석하고 정량적으로 캐패시턴스의 식을 통해 PCB 변화에 대해 이론적으로 정리할 수 있도록 하고, 정성적으로는 간단한 인덕턴스와 캐패시턴스의 직렬, 병렬 구조를 이용하여 정리하도록 하겠다. 그리고 실험을 통해 같은 회로 구조를 갖는 기존의 PCB와 ultra thin stack-up multi-layer PCB의 비교를 통해 전기적, 열적 특성을 분석하고자 한다. 이러한 결과를 통해 PCB layer 사 이의 거리와 유전율이 변화하면 전기적, 열적 성능을 어떻게 변화시키는지에 대한 정보를 전달할 것이라고 판단한다.; The rapid digitization of the electronics industry, the saturated state of the network-based informatization industry, and the electronics of the mobile communications market present the direction of miniaturization, lightweighting and integration and complex functions. Therefore, the signal processing speed of the circuit is getting faster, integrated, and high density in order to meet the demand of the high performance of the users. Currently studying ultra-thin stack-up multi-layer PCB (ultra-high density stack-up multilayer PCB) in the modern age by increasing the density of the PCB by adjusting the permittivity and the height of the layer. Knowing the electrical and thermal properties of PCB that are complicated and denser is very important in terms of impedance matching and performance. However, there is a problem in that there is no simple method to grasp the electric and thermal characteristics of the PCB which changes according to the permittivity and the height of the insulating layer as well as the ultra thin stack-up multi-layer PCB. In order to solve this problem, analyze the characteristics of the PCB which changes according to the relation between the permittivity and the height of the insulation layer, and quantitatively analyze the capacitance equation. Theoretically will summarize the changes of PCB through the series and parallel structure of simple inductance and capacitance. In addition, through experiments, analyze the electrical and thermal characteristics of conventional PCB with the same circuit structure by comparing them with ultra-thin stack-up multi-layer PCB. These results will provide information on how the distance between the PCB layers and the permittivity change will change the electrical and thermal performance.